1. 引言

在毫米波频段（如24GHz）的电路设计中，PCB板材的介电常数（Dk, εᵣ）和损耗因子（Df, tanδ）是影响信号完整性的关键参数。Rogers公司的RO4350B作为一种陶瓷填充的碳氢化合物层压板，因其优异的射频性能和成本效益，被广泛应用于汽车雷达、5G通信和卫星系统等领域。本文重点分析RO4350B在24GHz下的介电常数与损耗因子特性及其对电路设计的影响。

2. RO4350B材料概述

RO4350B是一种基于陶瓷填充的玻璃纤维增强型高频层压板，其核心特性包括：

• 介电常数：标称值3.48（@10GHz），具有优异的频率稳定性。
• 损耗因子：0.0037（@10GHz），显著优于FR4等传统材料。
• 热稳定性：低Z轴热膨胀系数（CTE），适合高温应用场景。
• 加工兼容性：可与FR4混压，降低制造成本。

3. 24GHz下的介电常数特性

3.1 频率依赖性
介电常数随频率变化是高频材料的典型特征。RO4350B的Dk在微波至毫米波频段呈现以下特点：

• 测试数据：在24GHz下，RO4350B的Dk实测值通常为3.42~3.46（较10GHz时略有下降），这是由于高频下材料极化响应减弱导致的。
• 各向异性：玻璃纤维编织结构可能导致X/Y方向与Z方向的Dk差异（约±0.05），需通过设计补偿。

3.2 温度与湿度影响

• 温度系数：-50ppm/°C（典型值），24GHz下温度升高至85°C时，Dk变化约0.02。
• 湿度敏感性：吸湿率0.1%，潮湿环境下Dk可能上升0.01~0.02，需通过防护涂层抑制。

3.3 设计考量

• 相位一致性：Dk波动会导致24GHz阵列天线相位误差，建议通过仿真验证。
• 阻抗控制：微带线宽度需根据实际Dk调整（例如：50Ω线宽约0.48mm，介质厚0.254mm）。

4. 24GHz下的损耗因子分析

4.1 损耗来源
RO4350B的总损耗包括：

• 介质损耗（主导因素）：由分子摩擦产生，与tanδ成正比。
• 导体损耗：铜箔粗糙度（RMS≈0.5μm）在24GHz时显著增加。
• 辐射损耗：高频下边缘辐射加剧。

4.2 实测性能

• 损耗因子：24GHz下tanδ约为0.004~0.0045（较10GHz时上升10%~15%），对应插入损耗约0.25dB/cm（微带线）。
• 铜箔处理：采用超低粗糙度铜（HVLP）可降低导体损耗20%以上。

4.3 优化措施

• 材料选择：优先选择RO4350B LoPro版本（预键合低粗糙度铜）。
• 结构设计：减少弯曲走线，采用接地共面波导（GCPW）降低辐射损耗。

5. 对比其他高频板材

参数	RO4350B（24GHz）	RT/duroid 5880	TLY-5A
Dk	3.44±0.02	2.20±0.02	2.20±0.02
Df (tanδ)	0.0042	0.0009	0.0019
成本	中等	高	中等

适用场景：

• RO4350B：成本敏感型24GHz雷达（如盲点检测）。
• RT/5880：超低损耗需求（如卫星通信）。

6. 测试与验证方法

• 谐振法：通过环形谐振器提取24GHz下的Dk/Df（精度±1%）。
• TDR技术：时域反射计测量传输线阻抗反推Dk。
• 厂商数据：Rogers提供基于SPDR（分瓣介质谐振器）的测试报告。

7. 结论

RO4350B在24GHz下表现出良好的平衡性：

• 介电常数稳定性：3.44±0.02（24GHz），满足多数毫米波设计需求。
• 损耗控制：tanδ≤0.0045，配合低粗糙度铜箔可实现总损耗＜0.3dB/cm。
• 性价比优势：在汽车雷达（24GHz）等大批量应用中，其成本与性能比值显著优于PTFE基板材。

建议：针对高精度应用，建议通过原型测试结合电磁仿真（如HFSS）优化设计，以补偿材料参数的微小频变特性。